import java.util.Stack;

public class Sort {


    /*
    插入排序
    时间复杂度：
        最好：O(n)
        最坏：O(n^2)
    空间复杂度：
        O(1)
    稳定性：稳定的
    适用于所给数据基本有序的数据
     */
    public static void insertSort(int[] array){
        int tmp = 0;
        for(int i= 1;i<array.length;i++){
            tmp = array[i];
            int j=i-1;
            for(;j>=0;j--){
                if (array[j]>tmp){
                    array[j+1]=array[j];
                }else {
                    break;
                }
            }
            array[j+1]=tmp;
        }

    }

    private static void insertSortRange(int[] array,int start,int end){
        int tmp = 0;
        for(int i= start+1;i<=end;i++){
            tmp = array[i];
            int j=i-1;
            for(;j>=0;j--){
                if (array[j]>tmp){
                    array[j+1]=array[j];
                }else {
                    break;
                }
            }
            array[j+1]=tmp;
        }
    }


    /*
    希尔排序
    时间复杂度：
        O(n^1.3 -- n^1.5)
    空间复杂度：
        O(1)
    不稳定排序
     */
    public static void shellSort(int[] array){
        int gap = array.length;
        while (gap>1){
            gap/=2;
            shell(array,gap);
        }
    }
    public static void shell(int[] array,int gap){
        int tmp = 0;
        for(int i= gap;i<array.length;i++){
            tmp = array[i];
            int j=i-gap;
            for(;j>=0;j-=gap){
                if (array[j]>tmp){
                    array[j+gap]=array[j];
                }else {
                    break;
                }
            }
            array[j+gap]=tmp;
        }
    }



    /*
    选择排序
    时间复杂度：O(n^2)
    空间复杂度: O(1)
    不稳定的
     */

    public static void selectSort(int[] array){
        for(int i=0;i<array.length;i++){
            int min = i;
            for(int j=i+1;j<array.length;j++){
                if (array[j]<array[min]){
                    min = j;
                }
            }
            int tmp = array[i];
            array[i] = array[min];
            array[min] = tmp;
        }

    }

    public static void selectSort2(int[] array){
        int left = 0;
        int right = array.length-1;

        while (left<right){
            int minIndex = left;
            int maxIndex = right;
            for(int i = left+1;i<=right;i++){
                if (array[i] < array[minIndex]){
                    minIndex = i;
                }
                if (array[i] > array[maxIndex]){
                    maxIndex = i;
                }
            }
            swap(array,left,minIndex);
            if (maxIndex==left){
                maxIndex = minIndex;
            }
            swap(array,right,maxIndex);

            left++;
            right--;
        }


    }
    public static void swap(int[] array,int a,int b){
        int tmp = array[a];
        array[a] = array[b];
        array[b] = tmp;
    }





    /*
    堆排序
    时间复杂度：O(n*logn)
    空间复杂度：O(1)
    不稳定
     */
    public static void heapSort(int[] array){
        createBigHeap(array);

        int end = array.length-1;
        while (end>0){
            swap(array,0,end);
            siftDown(array,0,end);
            end--;
        }

    }
    public static void createBigHeap(int[] array){
        for(int parent = (array.length-1-1)/2;parent>=0;parent--){
            siftDown(array,parent,array.length);
        }
    }
    public static void siftDown( int[] array,int parent,int end){
        int child = 2*parent+1;
        while (child<end){
            if (child+1 < end && array[child] <array[child+1]){
                child++;
            }
            if (array[child] > array[parent]){
                swap(array,parent,child);
                parent = child;
                child = 2*child+1;
            }else {
                break;
            }
        }
    }






    /*
    冒泡排序
        时间复杂度 O(n^2)    优化之后 O(n)
        空间复杂度 O(1)
        稳定性：

     */

    public static void bubleSort(int[] array){
        for(int i=0;i<array.length-1;i++){
            boolean flag = false;
            for(int j=0;j<array.length-1-i;j++){
                if (array[j]>array[j+1]){
                    swap(array,j,j+1);
                    flag = true;
                }
            }
            if (flag==false){
                return;
            }
        }
    }



    /*
    快速排序
    时间复杂度
        最好O(n*logN)
        最坏O(n^2)
    空间复杂度
        最好O(n)
        最坏O(logN)

     */

    public static void quickSort(int[] array){
        quick(array,0,array.length-1);
    }
//    private static void quick (int[] array,int start,int end){
//        if (start>=end){ //左边是一个节点或者一个节点都没有
//            return;
//        }
//        int pivot = partition(array,start,end);
//
//        quick(array,start,pivot-1);
//        quick(array,pivot+1,end);
//
//
//    }
    private static int partition(int[] array,int left,int right){
        int key = array[left];
        int i = left;
        while (left<right){
            while (left< right && array[right]>= key){
                right--;
            }
            array[left] = array[right];
            while (left< right &&array[left]<=key){
                left++;
            }
            array[right] = array[left];
        }
        array[left] = key;

        return left;
    }


    private static void quick(int[] array,int start,int end){
        if (start>=end)
            return;

        //优化之 插入排序 可以减少递归次数
        if (end-start+1<=7){
            insertSortRange(array,start,end);
            return;
        }

        //优化之 三数取中
        int index = midOfThree(array,start,end);

        swap(array,index,start);//此时交换完成之后一定能保证start下标是中间大的数子

        int pivot = partition(array,start,end);
        quick(array,start,pivot-1);
        quick(array,pivot+1,end);



    }

    private static int midOfThree(int[] array,int left,int right){
        int mid = (left+right)/2;
        if (array[left] < array[right]){
            if (array[mid]<array[left]){
                return left;
            }else if(array[mid]>array[right]){
                return right;
            }else {
                return mid;
            }
        }else {
            if (array[mid] > array[left]){
                return left;
            }else if(array[mid]<array[right]){
                return right;
            }else {
                return mid;
            }

        }

    }




    public static void quickSortNor(int[] array){
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        int left = 0;
        int right = array.length-1;
        int piovt = partition(array,left,right);

        if (piovt-1 > left){
            stack.push(left);
            stack.push(piovt-1);
        }
        if (piovt+1<right){
            stack.push(piovt+1);
            stack.push(right);
        }
        while (!stack.isEmpty()){
            right = stack.pop();
            left = stack.pop();
            piovt = partition(array,left,right);

            if (piovt-1 > left){
                stack.push(left);
                stack.push(piovt-1);
            }
            if (piovt+1<right){
                stack.push(piovt+1);
                stack.push(right);
            }
        }

    }



    /*
    归并排序
    时间复杂度：O(N*logN)
    空间复杂度 O(n)
    稳定
     */

    public static void mergeSort(int[] array){
        mergeSortFunc(array,0,array.length-1);

    }
    public static void mergeSortFunc(int[] array,int left,int right){
        if (left>=right) return;
        int mid = (left+right)/2;

        mergeSortFunc(array,left,mid);
        mergeSortFunc(array,mid+1,right);

        merge(array,left,right,mid);

    }

    private static void merge(int[] array, int left, int right, int mid) {
        int s1 = left;
//        int e1 = mid;
        int s2 = mid+1;

        int[] tmpArr = new int[right-left+1];
        int k = 0;
        //两个区间同时有数据
        while (s1<=mid && s2<=right){
            if (array[s2] <= array[s1]){
                tmpArr[k] = array[s2];
                k++;
                s2++;
            }else {
                tmpArr[k] = array[s1];
                k++;
                s1++;
            }

        }
        while (s1<=mid){
            tmpArr[k++] = array[s1++];
        }

        while (s2<=right){
            tmpArr[k++] = array[s2++];
        }


        //此时tmpArr为有序的数据
        for (int i=0;i<tmpArr.length;i++){
            array[i+left] = tmpArr[i];
        }


    }

    public static void mergeSortNor(int[] array){
        int gap = 1;
        while (gap<array.length){
            for(int i= 0;i<array.length;i+=2*gap){
                int left = i;
                int mid = left+gap-1;
                int right = mid + gap;
                if (mid>=array.length){
                    mid = array.length-1;
                }
                if (right>=array.length){
                    right = array.length-1;
                }

                merge(array,left,right,mid);
            }
            gap*=2;
        }
    }


    /*
    计数排序
    时间复杂度O(N+范围)
    空间复杂度O(范围)
    稳定性：
     */
    public static void countSort(int[] array){
        int minVal = array[0];
        int maxVal = array[0];
        //找出最大值和最小值
        for(int i = 1;i<array.length;i++){
            if (array[i]<minVal){
                minVal=array[i];
            }
            if (array[i]>maxVal){
                maxVal = array[i];
            }
        }

        //得到数组的长度
        int[] count = new int[maxVal-minVal+1];

        //3.遍历原来的数组开始计数
        for(int i=0;i<array.length;i++){
            int val = array[i];
            count[val-minVal]++;
        }
        //4.计数数组
        int index = 0;
        for (int i=0;i<count.length;i++){
            while (count[i]>0){
                array[index] = i+minVal;
                index++;
                count[i]--;
            }
        }
    }





}
